農(nóng)作物病蟲害多源遙感數(shù)據(jù)挖掘分析的論文

第第頁農(nóng)作物病蟲害多源遙感數(shù)據(jù)挖掘分析的論文關鍵字：云計算；農(nóng)作物病蟲害；多源遙感；數(shù)據(jù)挖掘

引言

近年來，隨著科學技術(shù)的迅猛進展，我國在各領域、各方面都取得了長足的進步，農(nóng)業(yè)也不例外，已實現(xiàn)了連續(xù)十一年增長。另一方面，由于我國人口眾多，同時受氣候特點、作物品種、種植習慣以及防治狀況[1]等影響，我國農(nóng)作物產(chǎn)量就人均量而言并不樂觀。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估量，世界糧食產(chǎn)量常年因病害損失14%，蟲害損失10%[2]。同樣在我國，農(nóng)作物病蟲害也是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的重要緣由之一。由于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有生態(tài)脆弱性，害蟲的群落很簡單對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成干擾，若不準時加以診治，最終往往會導致爆發(fā)和流行病蟲害的嚴峻后果。隨著全球氣候漸漸變暖，病蟲害對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的威逼也會日益加重。我國作為農(nóng)業(yè)大國，預防農(nóng)作物病蟲害、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、保證國內(nèi)糧食平安形勢依舊嚴峻，有效應對農(nóng)作物病蟲害刻不容緩。然而，我國目前在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測方面還有待加強，現(xiàn)有的應對方法依舊非常落后，如人工抽樣、農(nóng)田調(diào)查等方式，這些方法精確性及穩(wěn)定性較強，但是耗費了大量人力和財力，且存在代表性、時效性差和主觀性強等弊端，已難以適應目前大范圍的病蟲害實時監(jiān)測和預報的需求[3]。由于遙感技術(shù)可以在很大的范圍內(nèi)快速、精確地獲得相關地貌信息，因此通過引入遙感技術(shù)，就可以到達有效轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)管理模式的目的，起到對農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)測、農(nóng)作物品質(zhì)預報、農(nóng)作物產(chǎn)量估量的作用。尤其是近年來隨著世界范圍精密儀器制造技術(shù)、測試掌握技術(shù)的高速進展，遙感數(shù)據(jù)種類不斷增多，這些數(shù)據(jù)為農(nóng)作物病蟲害供應了更多的數(shù)據(jù)根據(jù)，為農(nóng)作物病蟲害更精確、更快速的監(jiān)測供應了珍貴的進展空間。

1農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)挖掘分析

遙感的基本根據(jù)是獵取來自地物的反射或放射的電磁波能量[4]。農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)的基本信息來自于地物的反射以及捕獲的電磁波能量閣，這種數(shù)據(jù)類型是由綠色農(nóng)作物所散發(fā)出的光譜的改變趨勢所確定的。一般狀況下，光譜由藍光波段到紅外波段的反射率呈現(xiàn)遞增的趨勢，即光譜波長在450nm時反射率最小，當波長到達1300nm時其反射率最大。對同一種農(nóng)作物來說，其葉片的結(jié)構(gòu)是相對固定不變的，然而在不同的發(fā)育期，葉片的葉綠素含量將會呈現(xiàn)出規(guī)律的改變。當農(nóng)作物受到病蟲害等侵襲后，葉片的顏色就會消失相對冗雜且無規(guī)律的改變，當受災嚴峻時，甚至葉片的結(jié)構(gòu)、形狀外觀都會發(fā)生轉(zhuǎn)變，這些過程都會伴隨著葉片反射光譜的轉(zhuǎn)變。因此通過對葉片顏色、結(jié)構(gòu)、形狀等遙感信息的捕獲、挖掘與分析對于農(nóng)作物長勢的監(jiān)測無疑是非常有利的。然而大量遙感信息積累而有用信息卻相對匱乏的局面[5]確定了必需對其進行數(shù)據(jù)挖掘才能加以合理的利用。所謂數(shù)據(jù)挖掘就是從大量的、不完備的、模糊且隨機的數(shù)據(jù)信息中識別有效的、有用的信息，并依據(jù)這些信息做出決策。在社會數(shù)據(jù)信息快速膨脹、各種事業(yè)蓬勃進展的今日，無論從范圍上還是從規(guī)模上，數(shù)據(jù)的增長都是顯而易見的，其涵蓋了社會生活及生產(chǎn)的很多領域，有來自一般應用領域的生活卡使用、商業(yè)信息、通信記錄等，也有來自特別應用行業(yè)的天文圖像、生物分子信息等。這些信息資源，必需經(jīng)過分析、挖掘、提煉等操作后，才能變成對人們有用的學問。通過對數(shù)據(jù)的分析，從海量信息資源中捕獲規(guī)律，再以人們簡單理解的方式表示出來，從而獲得有價值的信息，這就是數(shù)據(jù)挖掘的過程。因此，作為數(shù)據(jù)信息的一種，農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)信息挖掘與分析[6]也要經(jīng)過類似其他遙感大數(shù)據(jù)[7]的分析流程：農(nóng)作物目標確定、病蟲害遙感數(shù)據(jù)預備、遙感數(shù)據(jù)挖掘以及結(jié)果分析，這些工作都是為了對農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)進行處理而進行的.。有效的數(shù)據(jù)挖掘與分析不僅可以大大削減不必要的資源鋪張，而且還能夠有效提高農(nóng)作物質(zhì)量以及產(chǎn)量。

2基于云計算的多源遙感數(shù)據(jù)挖掘方法分析

云計算概念的提出可以追溯到1983年，Sun公司首次提出了“網(wǎng)絡就是計算機”的理論。之后的2022年，云計算這一理論性概念由Google正式提出并應用到實際項目中[8]。關于云計算目前尚沒有明確的定義，它的實現(xiàn)并不是依靠于本地計算機或者遠程服務器，而是將計算過程分布在大量的分布式計算機上，從而使計算力量可以像“煤氣”一樣通過互聯(lián)網(wǎng)進行運輸。如何利用云計算的相關成果促進國計民生行業(yè)的進展，已成為國家進展戰(zhàn)略的重要組成部分[9]。云計算具有以下特點：〔1〕超大數(shù)據(jù)規(guī)模。云計算借助擁有的強大的服務器規(guī)模，可以處理超大規(guī)模的數(shù)據(jù)，且具有超乎想象的運行速度，每秒鐘的運算能到達10萬億次以上?！?〕運算虛擬化。云計算的整個運算過程是在云端進行的，它對于用戶而言是透亮的，但支持用戶在任意位置、使用任意終端獲得運算結(jié)果?！?〕有償性。云計算是一種付費式服務模式，它是通過供應的服務向用戶收取費用?！?〕通用性及可擴展性。云計算不針對詳細應用，并可動態(tài)伸縮來滿意不同用戶的需要。遙感數(shù)據(jù)庫有別于一般的關系型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中包含這大量時間和空間信息。隨著遙感技術(shù)的進展，海量的遙感數(shù)據(jù)信息對之前簡潔數(shù)據(jù)服務模式提出了挑戰(zhàn)。針對遙感技術(shù)進展帶來的海量數(shù)據(jù)存儲和處理需求[10]，基于云計算的多源遙感數(shù)據(jù)挖掘分析算法應運而生。基于云計算的多源遙感數(shù)據(jù)挖掘過程主要包括以下幾個方面：明確問題定義；提取多源遙感數(shù)據(jù)信息；數(shù)據(jù)預處理及過濾；多源遙感數(shù)據(jù)挖掘引擎；多源遙感數(shù)據(jù)算法；算法詳細實施；執(zhí)行結(jié)果評估；數(shù)據(jù)簡化；實際應用。

3基于云計算的農(nóng)作物病蟲害多源遙感數(shù)據(jù)挖掘

為了順應當前農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測技術(shù)進展的趨勢，在肯定程度上解決農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)挖掘在實際操作中遇到的種種問題，從而有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，本文基于云計算以及遙感數(shù)據(jù)挖掘理論，針對農(nóng)作物微型遙感數(shù)據(jù)的特點，提出了一種適用于云計算的農(nóng)作物病蟲害多源遙感數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。圖1為多源遙感數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)框架。首先將農(nóng)作物病蟲害多源遙感數(shù)據(jù)進行分類，然后再對分類后的遙感數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)選擇從而得到目標數(shù)據(jù)，經(jīng)過信息處理、模式識別、信息解釋等處理后得到有價值的學問，最終為農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)測供應數(shù)據(jù)根據(jù)。如圖2為基于云計算的農(nóng)作物病蟲害多源遙感數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的構(gòu)架。此系統(tǒng)構(gòu)架采納分層設計的思想，自下而上主要包括云計算支撐平臺、農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)挖掘力量層、農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)挖掘云服務層三個部分。其中，云計算支撐平臺的主要功能是為整個系統(tǒng)供應分布式文件存儲、數(shù)據(jù)庫存儲以及計算等功能，而數(shù)據(jù)挖掘力量層主要是為數(shù)據(jù)挖掘供應算法以及支撐，力量層主要包括算法服務管理、調(diào)度引擎、數(shù)據(jù)并行處理能部分；數(shù)據(jù)挖掘云服務層的主要功能是為外界供應云服務力量，包括挖掘算法服務、數(shù)據(jù)預處理服務、數(shù)據(jù)服務、調(diào)度服務等功能。本文提出的基于云計算的農(nóng)作物病蟲害多源遙感數(shù)據(jù)挖掘平臺與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)架構(gòu)相比，前者具有更好的可擴展性、更高效的海量數(shù)據(jù)處理力量，有效的解決了傳統(tǒng)農(nóng)作物病蟲害遙感數(shù)據(jù)挖掘框架計算力量缺乏的問題，能夠滿意大范圍農(nóng)作物病害蟲多源遙感數(shù)據(jù)挖掘與分析的設計和實際應用。

4結(jié)束語

本文針對農(nóng)作物病蟲害多源遙感信息，基于數(shù)據(jù)挖掘理論和云計算技術(shù)理論，提出了一種基于云計算技術(shù)的農(nóng)作物病害蟲多源遙感